Розробка логістичної моделі енергетичного переходу до відновлюваних джерел енергії з урахуванням енергобезпеки

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.340373

Ключові слова:

енергетичний перехід, відновлювані джерела енергії, моделювання, енергобезпека, логістична модель, прогнозування, стійкість, ризики

Анотація

Об’єктом дослідження є процес енергетичного переходу до відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) на рівні підприємств чи регіонів, спрямований на заміну традиційних карбонових джерел електричної енергії. Одним із найбільш проблемних місць є недостатнє врахування факторів енергобезпеки в існуючих моделях прогнозування, що призводить до ризиків дефіцитів електроенергії, особливо в умовах непостійності ВДЕ та геополітичних викликів, таких як воєнний стан чи залежність від імпорту. Аналіз літератури показав, що існуючі моделі не враховують динамічні обмеження при впровадженні ВДЕ, що обмежує їх практичне застосування для забезпечення стійкості енергосистем. В ході дослідження використовувалися чисельні методи моделювання, зокрема адаптація логістичного рівняння зростання з інтегрованим динамічним фактором безпеки Sb(t). Це дозволяє заповнити прогалини існуючих моделей щодо оцінки ризиків й забезпечення стійкості системи. Отримано логістичну модель, яка прогнозує енергетичний перехід із досягненням частки ВДЕ 68% за 24 роки для типового регіону без порушень безпеки. Це пов’язано з тим, що запропонована модель має такі особливості, як інтеграція коефіцієнта швидкості енергетичного переходу (КШЕП) та динамічного обмеження Sb(t), котре адаптується до змін попиту та резерву. Це дозволяє виявити потенціал підвищення стійкості системи за рахунок оптимального балансу ВДЕ та традиційних джерел в процесі переходу. Завдяки цьому забезпечується можливість отримання таких значень показників, як 68% частки ВДЕ, через гнучкість моделі до локальних умов (зміна ρ, γ, k) та врахування найгірших сценаріїв (CF.min). У порівнянні з аналогічними відомими моделями, це забезпечує такі переваги, як адаптивність до регіональних ризиків, точніший прогноз швидкості переходу та зменшення ймовірності блекаутів. Це є особливо актуальним для вразливих енергосистем, як в Україні, так і в світі.

Біографії авторів

Олексій Анатолійович Жуков, Вінницький національний технічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра комп’ютеризованих електромеханічних системи і комплексів

Сергій Миколайович Бойко, Національний університет «Запорізька політехніка»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра транспортних технологій

 

Андрій Миколайович Коваль, Вінницький національний технічний університет

Кандидат технічних наук

Кафедра комп’ютеризованих електромеханічних системи і комплексів

Олексій Борисович Котов, Національний університет «Запорізька політехніка»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра військової підготовки

Святослав Янович Вишневський, Вінницький національний технічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра електричних станцій та систем

Посилання

  1. Renewables 2025 Global Status Report (2025). REN21 Secretariat. Available at: https://www.ren21.net/gsr-2025/downloads/pdf/go/GSR_2025_GO_2025_Full_Report.pdf
  2. Motyka, M., Keefe, T. L., Hardin, K., Amon, C. (2024). 2025 renewable energy industry outlook. Deloitte Insights. Available at: https://www.deloitte.com/us/en/insights/industry/renewable-energy/renewable-energy-industry-outlook.html
  3. The energy transition: Where are we, really? (2024). McKinsey & Company. Available at: https://www.mckinsey.com/industries/electric-power-and-natural-gas/our-insights/the-energy-transition-where-are-we-really
  4. Bond, K., Butler-Sloss, S. (2023). The Renewable Revolution. Rocky Mountain Institute. Available at: https://rmi.org/wp-content/uploads/dlm_uploads/2023/06/rmi_renewable_revolution.pdf
  5. Zhu, Y., Raimi, D., Joiner, E., Holmes, B., Prest, B. C. (2025). Global energy outlook 2025: Headwinds and tailwinds in the energy transition. Resources for the Future. Available at: https://www.rff.org/publications/reports/global-energy-outlook-2025/
  6. Plazas-Niño, F. A., Ortiz-Pimiento, N. R., Montes-Páez, E. G. (2022). National energy system optimization modelling for decarbonization pathways analysis: A systematic literature review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 162, 112406. https://doi.org/10.1016/j.rser.2022.112406
  7. Volchyn, I. A., Haponych, L. S., Mokretskyy, V. O. (2022). Estimation and forecasting of carbon dioxide emissions from coal-fired thermal power plants in Ukraine. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 5, 80–88. https://doi.org/10.33271/nvngu/2022-5/080
  8. Kim, H. (2023). Modeling a net-zero future: Energy experts harness simulation for global decarbonization. Argonne National Laboratory. Available at: https://www.anl.gov/education/modeling-a-netzero-future-energy-experts-harness-simulation-for-global-decarbonization
  9. Islam, Md. S., Khatun, Mst. S., Biswas, Md. H. A. (2024). Mathematical modelling of using renewable energy in the power sectors for the sustainable environment. Mathematical Modelling and Numerical Simulation with Applications, 4 (2), 216–237. https://doi.org/10.53391/mmnsa.1446574
  10. Sereda, B. P., Mukovska, D. Ya., Ziuzin, Ye. P., Orel, V. H. (2025). Mathematical models for optimization of the use of alternative energy sources in transport and production systems. Mathematical Modeling, 1 (52), 75–81. https://doi.org/10.31319/2519-8106.1(52)2025.330404
  11. Mokin, B. І., Shalagai, D. О., Mazuruk, O. V. (2024). Synthesis of Mathematical Models of the Process of Recovery and Development of Sources of Renewable Energy in Ukraine Close to the Realities of Today’s Warfare. Visnyk of Vinnytsia Politechnical Institute, 172 (1), 17–24. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2024-172-1-17-24
  12. Kuznietsov, M. P. (2017). Construction of a mathematical model of electricity consumption mode. Vidnovluvana energetika, 4, 33–42. Available at: http://jnas.nbuv.gov.ua/article/UJRN-0000970781
  13. Protashchyk, O. V. (2018). Informatsiine zabezpechennia ekonomiko-matematychnoi modeli rozvytku enerhokompleksu Ukrainy. [Master's dissertation; Natsionalnyi tekhnichnyi universytet Ukrainy “Kyivskyi politekhnichnyi instytut imeni Ihoria Sikorskoho”].
  14. Barylo, A. A., Benmenni, M., Budko, V. I., Budko, M. O., Vasko, P. F., Holovko, V. M. et al.; Kudria, S. O. (Ed.) (2020). Vidnovliuvani dzherela enerhii. Kyiv: Instytut vidnovliuvanoi enerhetyky NAN Ukrainy, 392. Available at: https://www.ive.org.ua/wp-content/uploads/Monografia_final_21.12.2020.pdf
  15. Hrytsiuk, I., Volynets, V., Hrytsiuk, Y., Bandura, I., Komenda, N. (2025). Prospects for the integration of distributed energy sources into the Ukrainian power grid. Machinery & Energetics, 16 (1), 130–145. https://doi.org/10.31548/machinery/1.2025.130
  16. Fedorchuk, S. O. (2019). Zabezpechennia zaiavlenykh hrafikiv heneratsii vidnovliuvanykh dzherel enerhii na osnovi kontseptsii virtualnykh elektrychnykh stantsii. [PhD dissertation; Natsionalnyi tekhnichnyi universytet “Kharkivskyi politekhnichnyi instytut”].
  17. Honcharov, Ye., Benmenni, M. (2021). Modeliuvannia prohnozuvannia perekhodu Ukrainy na 100 % VDE do 2070 roku. Vidnovliuvana enerhetyka ta enerhoefektyvnist u XXI stolitti. ХХІІ Mizhnarodna naukovo-praktychna konferentsiia. Kyiv: Instytut vidnovliuvanoi enerhetyky NAN Ukrainy, 274–278. Available at: https://ela.kpi.ua/items/f4f0b9da-710b-4471-8f4d-ffe62e0406ce
  18. Zvit 3/ Zvit z modeliuvannia (2022). Instytut ekonomiky ta prohnozuvannia NAN Ukrainy. Yevropeiskyi bank rekonstruktsii ta rozvytku, 138. Available at: https://mepr.gov.ua/wp-content/uploads/2022/11/Rezultaty-modelyuvannya.pdf
  19. Kupchak, V. R., Pavlova, O. M., Pavlov, K. V., Lahodiienko, V. V. (2019). Formuvannia ta rehuliuvannia rehionalnykh enerhetychnykh system: teoriia, metodolohiia ta praktyka. Lutsk: SPD Hadiak Zhanna Volodymyrivna, drukarnia “Volynpolihraf”, 346. Available at: https://files.znu.edu.ua/files/Bibliobooks/Inshi73/0053830.pdf
  20. Pro zatverdzhennia Kodeksu systemy peredachi (2018). Postanova No 309. 14.03.2018. Available at: https://zakon.rada.gov.ua/go/v0309874-18
  21. Castro, J. F. C., Marques, D. C., Tavares, L., Dantas, N. K. L., Fernandes, A. L., Tuo, J., et al. (2022). Energy and Demand Forecasting Based on Logistic Growth Method for Electric Vehicle Fast Charging Station Planning with PV Solar System. Energies, 15 (17), 6106. https://doi.org/10.3390/en15176106
  22. Target compliance and benchmark (2024). ENTSO-E. Available at: https://2024.entsos-tyndp-scenarios.eu/target-compliance-and-benchmark/
  23. Joint Stock Company “Vinnytsiaoblenergo”. Available at: https://www.voe.com.ua
  24. Indicator 7.1.1Generation of power. State Statistics Service of Ukraine. Available at: https://sdg.ukrstat.gov.ua/uk/7-1-1
  25. Diachuk, O., Chepeliev, M., Podolets, R., Trypolska, H., Venher, V., Saprykina, T. et al.; Oharenko, Yu., Aliieva, O. (Eds.) (2017). Perekhid Ukrainy na vidnovliuvanu enerhetyku do 2050 roku. Kyiv: Vyd-vo TOV “ART KNYHA”, 88. Available at: https://energytransition.in.ua/wp-content/uploads/2018/11/Perehid-Ukrainy-na-vidnovlyuvanu-energetuky-do-2050_zvit.pdf
  26. Khvorov, M. M., Hryvkivska, O. V. (2020). Novyi zelenyi perekhid “European Green Deal” v Yevropi ta Ukraini. Naukovo-praktychni ekonomichni kontseptsii ta prohramy, 4. Available at: https://irback.e-u.edu.ua/server/api/core/bitstreams/5d3726f8-9a17-4257-b9c1-88acdccc93e0/content
  27. Hurochkina, V., Kohut, S. (2023). Formation of the energy balance of Ukraine using renewable energy sources. Economy, finances, management: Topical issues of science and practice, 4 (66), 109–133. https://doi.org/10.37128/2411-4413-2023-4-8
  28. The largest database of open data about energy of Ukraine. Energy Map. Available at: https://map.ua-energy.org/uk/
Development of a logistic model for energy transition to renewable energy sources with energy security consideration

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-10-30

Як цитувати

Жуков, О. А., Бойко, С. М., Коваль, А. М., Котов, О. Б., & Вишневський, С. Я. (2025). Розробка логістичної моделі енергетичного переходу до відновлюваних джерел енергії з урахуванням енергобезпеки. Technology Audit and Production Reserves, 5(1(85), 63–69. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.340373

Номер

Том 5 № 1(85) (2025): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Технології та системи енергопостачання

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Oleksii Zhukov, Serhii Boiko, Andrii Koval, Olekcii Kotov, Sviatoslav Vyshnevsʹkyy

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.